宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物(wù)质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年当(dāng)中进行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲学数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨(sà)克(kè)牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天文学(xué)家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们(men)就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本(běn)勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量后发(fā)星(xīng)系(xì)团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系(xì)所组成的巨(jù)大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的(de)数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测量星系团中的(de)各个星系(xì)相对于星系团的(de)运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座星系(xì)团有99%的(de)质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可(kě)见(jiàn)光(guāng)的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度的(de)过程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星(xīng)系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力(lì)是无(wú)法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这(zhè)种力(lì)量来源于(yú)某种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一(yī)顾(gù)。

直(zhí)到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特(tè)在(zài)观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速(sù)度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观(guān)测的(de)结果却让人感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中心距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)如(rú)果没有足够大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一(yī)种相对标准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星(xīng)系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的(de)结果，就认为是由暗物质(zhì)的(de)力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的(de)氢元素(sù)，发现它(tā)们(men)的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于(yú)银河系的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河(hé)系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系(xì)正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能就是存在(zài)着一种我们看不到的(de)物质，是(shì)这(zhè)些暗物质的(de)引力(lì)效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研(yán)究(jiū)人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质(zhì)的(de)存在(zài)。科学(xué)家(jiā)根据星系外(wài)恒星(xīng)轨道(dào)的(de)速(sù)度，估(gū)算在星(xīng)系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物(wù)质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一(yī)个反常(cháng)的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但(dàn)是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河(hé)系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否(fǒu)则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的(de)物(wù)质和力学定(dìng)律来解释的(de)。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的(de)附(fù)近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系存在。造(zào)成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力(lì)的理解还不够全面，引力很可能(néng)在(zài)不同尺度空间(jiān)中的工作方(fāng)式是不(bù)同的，这意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的(de)天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上升到(dào)星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还(hái)引入了外部(bù)场效应的概(gài)念(niàn)，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特(tè)殊的效(xiào)果，这个(gè)理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们(men)需要对现在的物(wù)理(lǐ)定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发(fā)现也让很多人认为(wèi)暗物(wù)质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部(bù)分的(de)普通(tōng)质量(liàng)都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大(dà)部分的质量(liàng)将(jiāng)位于(yú)所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通过(guò)什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很(hěn)多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星系(xì)本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹(dàn)星系团观测的(de)时(shí)候，发现它的(de)大质量区域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过(guò)了这(zhè)个(gè)区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光(guān75寸电视长宽是多少g)终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐(fú)射。其(qí)中红色(sè)的部分表示温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝(lán)色则(zé)表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家们通过(guò)对前景背景分离(lí)后的二(èr)值图(tú)像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的(de)理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同的(de)观(guān)测结果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质(zhì)存在的实(shí)际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在(zài)过去的(de)几十(shí)年(nián)当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会(huì)与常(cháng)规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的(de)探测(cè)器，一(yī)直致(zhì)力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学(xué)家声(shēng)称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的(de)第(dì)一个(gè)直(zhí)接证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在(zài)以(yǐ)这(zhè)样的速度(dù)在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这个(gè)过程(chéng)中会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕(rào)银河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外(wài)半年(nián)则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物(wù)质流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的(de)有效性。

因(yīn)此(cǐ)科(kē)学(xué)家认为这(zhè)可以用来解(jiě)释，研(yán)究(jiū)人员们所观测到的周期性(xìng)信(xìn)号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的(de)水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了(le)一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与之前的实(shí)验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征和第(dì)一(yī)个实(shí)验室(shì)是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到相同的(de)信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所存在的(de)非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应(yīng)的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它(tā)的(de)宽视(shì)场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一(yī)个(gè)关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测(cè)的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待(dài)了(le)。费(fèi)米实(shí)验室粒子(zi)天体(tǐ)物理(lǐ)中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们(men)极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的(de)效应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是(shì)生命进化(huà)的一个重要(yào)因素(sù)。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人(rén)类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在(zài)通(tōng)过这样的(de)效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的(de)大前提是要先找到暗(àn)物质75寸电视长宽是多少存在的(de)实(shí)际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存(cún)不(bù)存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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